3.1 SISTEMA DEPOSICIONAL FLUVIAL

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1 Enface à dificuldade em realizar novas descobertas significativas de campos de petróleos e à existência de grande quantidade de campos maduros, a indústria do petróleo tem direcionado esforços para maior compreensão das heterogeneidades dos reservatórios, de forma a aumentar o fator de recuperação dos campos de petróleo. Neste contexto os estudos de caracterização deposicional quantitativa, em afloramentos análogos, têm contribuído significativamente para uma maior compreensão das heterogeneidades e geometrias dos reservatórios petrolíferos. A evolução científica relacionada ao conhecimento de depósitos fluviais, ocorrida nos últimos 15 anos, tem permitido consideráveis avanços no estudo de reservatórios petrolíferos, principalmente com aplicação da Técnica de Análise de Elementos Arquiteturais, proposta por Miall (1985 e 1988a). Nesse capítulo será apresentada, primeiramente, uma síntese sobre sistema fluvial, mostrando os principais modelos de fácies fluviais, enfocado principalmente na proposta metodológica aplicada a depósitos fluviais de Miall (1985 e 1988a), denominada de Análise dos Elementos Arquiteturais. Em seguida é aplicada esta metodologia na montagem da arquitetura deposicional de rochas fluviais da Unidade Açu-3, de uma área com 150 km 2 localizada na porção sul da Bacia Potiguar (figura 3.1). A área foi selecionada a partir do reconhecimento regional realizado ao longo da faixa aflorante da Formação Açu. Na caracterização deposicional foram utilizadas informações obtidas na análise de produtos de sensores remotos, de descrições e interpretações dos afloramentos. Todos os dados adquiridos estão agrupados em um SIG. Na caracterização faciológica foram definidas as litofácies, associação de litofácies, superfícies limitantes e elementos arquiteturais com base na proposta de Miall (1985 e 1988a). 3.1 SISTEMA DEPOSICIONAL FLUVIAL Os rios são cursos naturais de água doce, na maioria das vezes com canais definidos e fluxo permanente ou sazonal que migra em direção a um oceano, lago ou outro rio. Dada a sua capacidade de erosão, transporte e deposição, os rios são uns dos principais agentes dos processos exógenos. Os rios e as drenagens podem ser classificados de diferentes formas, sendo 17

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3 considerados de forma geral, as classificações com base no padrão de drenagem, no comportamento das drenagens em relação ao substrato e na morfologia dos canais. Porém, a morfologia dos canais é o principal atributo no ponto de vista geológico, onde estão embasadas as principais classificações difundidas na literatura (Riccommini et al. 2000). 0s principais estudos dos padrões fluviais classificam a morfologia dos canais, vista em planta, em quatro padrões básicos, designados de: retilíneo, meandrante, entrelaçado e anastomosado (Miall, 1977). Estes padrões são também caracterizados em função dos parâmetros morfométricos dos canais, como sinuosidade, grau de entrelaçamento e relação entre largura e profundidade. A relação largura/profundidade oferece também uma boa discriminação entre os diferentes tipos de rios, onde razões > 40 são típicos de rios entrelaçados, enquanto que os outros tipos possuem valores < 40 (Rust, 1978). Os canais dos rios nem sempre estão representados na natureza pelos seus extremos (end member), sendo comum a observação de padrões intermediários. Ao longo de um mesmo rio pode-se observar a passagem gradativa de características próprias de um determinado padrão para outro. Podem ocorrer variações também em função da descarga do rio nas épocas de cheia e de estiagem (Riccomini et al., 2000). Outra classificação, proposta por Schumm (1981), relaciona os padrões dos rios com base no regime predominante do transporte da carga sedimentar (suspensão, por tração ou misto), onde é possível desmembrar os padrões principais em tipos intermediários. Os fatores que controlam a variação na descarga e o tipo de carga sedimentar são variáveis, sendo condicionado pelo clima e cobertura vegetal, bem como casos particulares condicionados pela ação antrópica. A interpretação de um sistema deposicional materializa a reconstrução paleogeográfica de uma determinada área, em um específico tempo geológico, tendo como base a leitura de fácies sedimentares em afloramentos ou testemunhos, como também o seu arranjo tridimensional. Segundo Walker (1984) o termo fácies é o produto resultante da atuação de processos físicos, químicos e biológicos nos diferentes sistemas deposicionais. De maneira geral, pode-se descrever o termo fácies como o produto resultante de processos sedimentares responsáveis pela caracterização da rocha, podendo assumir caráter genético, descritivo, ambiental ou tectônico. Em sistemas deposicionais fluviais, as dimensões e morfologias das fácies sedimentares, bem como o seu arranjo interno, estão intimamente relacionadas à morfologia dos canais fluviais. Várias propostas de modelos deposicionais fluviais foram apresentadas, desde a década de 70, porém os modelos mais difundidos na literatura são os modelos meandrante e entrelaçado, criados por Walker & Cant (1984). 19

4 O modelo meandrante, proposto por Walker & Cant (1984), foi baseado na observação de muitos exemplos modernos e antigos, com apresentação de um ciclo ideal para seqüência vertical de fácies. O modelo entrelaçado basea-se principalmente na fisiografia do rio South Saskatchevan e apresenta como seqüência vertical ideal, uma seção colunar esquemática do Arenito Battery Point. Os rios meandrantes possuem alta sinuosidade, predominam material transportado em suspensão e morfologias com suaves declividades. Walker & Cant (1984) apresentam um arranjo deposicional para sistema meandrante composto por um canal meandrante ativo, meandros abandonados e uma série de outros depósitos formados próximos ao canal ativo, representados por barras de acresção lateral, diques marginais e depósitos de transbordamento. Seqüências completas representativas de sistemas meandrantes apresentam uma sucessão de fácies com granodecrescência ascendente, constituídas por depósitos de lag residual na base, sucedidas por seqüências arenosas de acresção lateral da barra em pontal, pelos depósitos de diques marginais e pelitos da planície de inundação (acresção vertical) (figura 3.2). Os depósitos de lag residual são representados por fácies areno-conglomeráticas, com estratificações cruzadas acanaladas de médio a grande porte; nesses depósitos são comuns a presença de clastos de argilas. Nas barras em pontais são depositadas areias finas a médias com estratificações cruzadas acanaladas de médio a grande porte e cruzadas tabulares, porém com a diminuição da energia do fluxo podem ser encontradas, nos topos dessa barras, estratificações plano-paralelas e laminações cruzadas cavalgantes. Os depósitos de diques marginais são caracterizados por estruturas sedimentares similares àquelas encontradas na barra em pontal, com granulometria mais fina. Neste sistema os depósitos de transbordamento são constituídos por extensos pacotes de siltitos e argilitos, com a presença bastante comum de marcas de raízes e gretas de dissecação (Allen, 1970; apud Walker e Cant, 1984). Segundo Walker e Cant (1984), o sistema fluvial entrelaçado (braided) possui um arranjo deposicional marcado principalmente pela presença de sedimentos grossos, resultante de intensas descargas. Este modelo é marcado por uma complexidade de feições deposicionais, representadas por formas de leitos individuais (dunas 2D e 3D), barras transversais e longitudinais e um complexo de planície arenosa (sand flat e ilhas vegetadas) (figura 3.3). Seqüências completas são marcadas por uma sucessão de fácies com granodecrescência ascendente, representados na sua base por depósitos de preenchimento de canal. 20

5 Figura Modelo deposicional do sistema fluvial meandrante e a seção colunar esquemática representada por depósitos de acresção lateral e vertical, (Walker & Cant, 1984). Os depósitos de lags residuais são mais expressivos do que aqueles encontrados no modelo meandrante, apresentam textura extremamente grossa, podendo apresentar estratificações cruzadas acanaladas; na porção intermediária da seqüência vertical encontram-se sedimentos grossos com estratificações cruzadas, passando a cruzadas tangenciais, atingindo gradativamente sedimentos menos grossos, com estratificações cruzadas de baixo ângulo, caracterizando os depósitos de topo de barras. A parte superior da sucessão é representada por depósitos pelíticos, de acresção vertical, intercalados com arenitos finos. Esta parte superior é raramente preservada, devido a processos erosivos gerados no pulso descarga seguinte (Walker e Cant, 1984). Figura Modelo deposicional do sistema fluvial entrelaçado e a seção colunar esquemática do arenito Battery Point, (Walker & Cant, 1984). 21

6 Outro modelo deposicional bastante difundido é o sistema anastomosado (anastomosed) definido por Smith & Smith (1980). Este modelo é formado por uma rede de canais interconectados, relativamente profundos e estreitos, retilíneos a sinuosos, em locais de baixo gradiente. Os canais são caracterizados por arenitos grossos e conglomerados e a planície de inundação por lamitos. Neste sistema, predomina agradação vertical. Mesmo com sua difusão, muito pesquisadores consideraram prematura a proposição deste modelo, devido aos poucos exemplos modernos e antigos (figura 3.4). Figura Modelo deposicional do sistema fluvial anastomosado (Smith & Smith, 1980). Os modelos meandrante e entrelaçado são considerados como os membros extremos do sistema fluvial, entretanto é comum na literatura a referência de modelos com características intermediárias aos modelos extremos. Dentro deste contexto podemos citar o trabalho de Miall (1996), que define 12 modelos deposicionais aluviais, nos quais a maioria representa características intermediárias aos modelos meandrante e entrelaçado proposto por Walker e Cant (1984). Estes modelos foram idealizados usando um método de análise de fácies denominada de Análise dos Elementos de Arquitetura (Architecture Element Analysis) (Miall, 1985). No decorrer deste item será apresentada uma síntese sobre esta proposta. Trabalhos mais recentes tentam aplicar os conceitos da Estratigrafia de Seqüência em sistemas fluviais, nesse contexto podemos citar trabalho de Richards (1996), que baseado na Estratigrafia de Seqüência de Alta Resolução procura caracterizar as arquiteturas fluviais levando em conta o processo de flutuação do nível de base ao qual o sistema está relacionado. 22

7 ANÁLISE DOS ELEMENTOS ARQUITETURAIS Esta abordagem metodológica de análise faciológica aplicada a depósito fluvial, proposta por Miall (1985), basea-se nos trabalhos de Jackson (1975), que classifica as formas de leito e estruturas em microformas, mesoformas e macroformas, e de Allen (1983) que reconhece as hierarquias de contatos em oito tipos de feições deposicionais fluviais. O conceito de Arquitetura Sedimentar de um sistema fluvial é uma proposta relativamente nova para modelar fácies fluvial, descrevendo o sistema fluvial em termos do arranjo tridimensional de unidades geomórficas, chamadas de Elementos Arquiteturais. Estes elementos são os blocos de edifício básico de todos os sistemas fluviais, formando "pacotes" de estratos geneticamente relacionados e definidos por suas geometria, composição das fácies e escala. São fisicamente separáveis por superfícies limitantes (Miall, 1985). Fazendo-se uso de superfícies limitantes e associações de fácies, pode ser definida a hierarquia de unidades sedimentológicas tridimensionais (elementos arquiteturais). Cada um destes elementos representa um processo ou uma suíte particular dos processos que ocorre num determinado ponto do sistema deposicional. Miall (1985) propôs um conjunto de oito elementos arquiteturais que podem ser usados para descrever a arquitetura e arranjo espacial do sistema fluvial; permitindo, desta forma, a criação da arquitetura fluvial de forma objetiva, não forçando os dados a um modelo idealizado teórico. Desde o final da década de 80, vários pesquisadores têm utilizado a proposta de Miall (1985, 1988a) e a partir dela foram desenvolvidos novos conceitos visando a melhor caracterização da arquitetura de depósitos fluviais. Dentre estes autores pode-se ressaltar Miall (1988b), Cowan (1991) e Bromley (1991). Nos últimos anos uma nova ferramenta foi incorporada o Ground- Penetrating Radar (GPR), para análise tridimensional dos elementos arquiteturais dos depósitos fluviais (Corbeanu et al.,2001). Na Bacia Potiguar, Becker et al. (1992), Becker (1996) e Lanzarini (1995), desenvolveram estudos nos depósitos fluviais da Formação Açu (Unidade Açu-3), visando à caracterização da arquitetura de fácies e geometria nestes depósitos. Também utilizaram a metodologia definida por Miall (1985 e 1988a), Menezes & Lima Filho (2001), Poletto et al. (2002) e Menezes (2002). Os elementos arquiteturais são caracterizados por uma associação de fácies típica e por uma geometria específica para cada elemento. Na descrição é empregada a classificação formulada por Miall (1978), que se fundamenta na caracterização dos aspectos litológicos dos depósitos. Nesta, estão embutidas as relações genéticas entre fácies e as condições hidrodinâmicas responsáveis pela sua deposição (Tabela 3.1). 23

8 Tabela 3.1 Litofácies associadas a depósitos aluviais segundo Miall (1978). Código da Fácies Gms Gm Gt Gp St Sp Litofácies Maciço, com cascalho suportado por matriz Cascalho maciço ou pobremente acamadado Cascalho estratificado Cascalho estratificado Areia, média a muito grossa, podendo conter seixos Areia, média a muito grossa, podendo conter seixos Estruturas sedimentares Agradacional Acamamento horizontal, imbricação Estratificação cruzada acanalada Estratificação cruzada planar Estratificações cruzadas acanaladas isoladas ou agrupadas Estratificações cruzadas planares isoladas os agrupadas Sr Areia, muito fina a grossa Marcas onduladas Sh Sl Se Ss Fl Areia, muito fina a grossa, podendo conter seixos Areia, muito fina a grossa, podendo conter seixos Sulcos erosionais com intraclastos Areia fina a muito grossa, podendo conter seixos Areia, silte, lama Laminação horizontal, lineação de partição ou de fluxo Estratificação cruzada de baixo ângulo(<10 ) Estratificação cruzada incipiente Sulcos largos e rasos Laminação fina, ondulações de amplitude muito pequena Fsc Silte, lama Laminada a maciça Fcf Fm Lama Lama, silte Maciça, com moluscos de água doce Maciça, com gretas de contração (ressecação) Interpretação Depósitos de fluxo de detritos Barras longitudinais, depósitos residuais, depósitos tipo peneira (sieve) Preenchimento de canais Barras longitudinais, crescimento deltáico de antigas barras remanescentes Dunas (regime de fluxo inferior) Barras linguóides transversais e ondas-de -areia (regime de fluxo inferior) Ondulações (regime de fluxo inferior) Fluxo acamado planar (regime de fluxo superior) Preenchimento de sulcos, erosão de topo de dunas, antidunas Preenchimento de sulco Preenchimento de sulco Depósitos de transbordamento ou de decantação de enchentes Depósitos de áreas pantanosas Depósitos de pântanos alagadiços Depósitos de transbordamento Vegetais, película de C Carvão, lama carbonática Depósitos de pântano lama P Carbonatos Feições pedogenéticas Solos Para caracterização das unidades deposicionais Miall (1985, 1988a), adaptou a chamada Superfície Limitante, onde o autor caracteriza hierarquias para as superfícies variando de 1 a até 6 a ordens (figura 3.5). As seis superfícies limitantes idealizadas são caracterizadas por: 1 a ordem Um limite de set, geralmente erosional para alguns graus, mas não cortam estratificações anteriores. São interpretadas como resultado das migrações das formas de leitos sob um regime de fluxo constante; 24

9 2 a ordem - Superfícies limitadas por coset, geralmente erosionais, são interpretadas como resultado de uma mudança nas condições de fluxo. As superfícies de 1ª e 2ª ordem representam níveis erosionais gerados em curtos intervalos de tempo; 3 a ordem São superfícies erosionais, relacionadas a incrementos de macroformas, identificados por superfícies de reativação; 4 a ordem Separa os blocos construtores do depósito fluvial, onde são individualizados os elementos arquiteturais; 5 a ordem Esta ordem de hierarquia representa superfícies limitantes maiores que separam complexos de canais e lençóis de areias. Nestas superfícies podem ser individualizados cinturões de canais fluviais; 6 a ordem Essa superfície apresenta grupos de cinturões de canais ou paleovales, mapeadas como unidades estratigráficas. Miall (1996) subdividiu as unidades deposicionais em depósitos aluviais segundo 10 grupos, em função de sua dimensão física, razão de sedimentação e a escala de tempo do evento, onde cada grupo de unidade deposicional é limitado por um tipo de superfície limitante (tabela 3.2). Tabela 3.2 Hierarquias das unidades deposicionais em depósitos aluviais (Miall, 1991). Grupo Escala de tempo do processo Exemplos ou processos Razão de sedimentação instantânea (m/ka) Unidades deposicionais fluviais e deltaicas Ciclos de burst-sweep Lâmina Migração de formas de 10 leitos -3 Migração de formas de 3 10 leitos Migração de formas de 10 leitos inundações com recorrências de 10 Eventos sazonais, anos (recorrências de 10 anos), migração das Inundações barras Processos geomórficos longos Ciclos de 5a ordem de 10 Milankovitch Ciclos de 4a ordem de 10 Milankovitch Ciclos de 3a ordem de 10 Milankovitch 5 Marcas onduladas 10 (microformas) 5 Incremento de dunas, 10 reativação de superfície 10 4 Duna (macroforma) Incremento de 10 macroformas Macroformas (ex: barras 10 em pontal) Canal, lobo deltáico -1 Seqüência de cinturões 10 de canais Sistema deposicional, leques aluviais, seqüência Complexo de 10 preenchimento de bacia Hierarquia e caracteríticas das superfícies limitantes 0 a ordem, superfície de laminação 1ª ordem, superfície limitante de set 1ª ordem, superfície limitante de set 2ª ordem, superfície limitante de coset 3ª ordem, mergulhos de 5 a 20º na direção da acresção 4ª ordem, convexo para cima, topo de macroformas 5ª ordem, base de canais 6ª ordem, horizontalizado, extensão regionalizada 7ª ordem, horizontalizado, extensão regionalizada 8ª ordem, discordância regional 25

10 Os oito elementos arquiteturais, caracterizados por Miall (1985, 1988a) são denominados de: canal (CH), forma de leito do tipo barras conglomeráticas (GB), depósitos de fluxo gravitacionais (SG), forma de leito arenosa (SB), macroforma de acresção frontal (DA), depósito de acresção lateral (LA), lençóis de areias laminados (LS) e depósito de finos de planície de inundação (OF). Uma síntese desses elementos é mostrada na Tabela 3.3 e (figura 3.6). Figura 3.5 Proposta das seis ordens de hierarquias de superfícies limitantes para depósitos fluviais. Diagrama A para E representa uma sucessiva ampliação de partes de uma unidade fluvial. Numa superfície de 6a ordem é possível reconhecer superfícies de ordem menores. Segundo Miall (1988a). Figura 3.6 A série de elementos arquiteturais dos depósitos fluviais, com códigos de litofácies de Miall (1978). 26

11 Tabela 3.3 Síntese dos Elementos Arquiteturais de Depósitos Fluviais. Modificado de Miall (1985, 1988a). Elemento Arquitetural Símbolo Principais assembléias de Litofácies Geometria e relacionamentos Canais CH Várias combinações Interdigitação, lente ou camadas; base erosional, côncava para cima; escala e forma altamente variáveis; superfícies internas de erosão secundárias côncavas para cima são comuns Formas de leito tipo barras conglomeráticas GB Gm, Gp, Gt Lente, lençol; corpos geralmente tabulares; geralmente interdigitado com SB Formas de leito arenosas SB St, Sp, Sh, Sl, Sr, Se, Ss lente, camada, lençol, cunha; ocorre como preenchimento canal, crevasses splays, topo da barras Macroformas de acreção frontal Depósitos de acreção lateral DA LA St, Sp, Sh, Sl, Sr, Se, Ss St, Sp, Sh, Sl, Se, Ss; sendo menos comum Gm, Gt e Gp Lente repousando em superfície plana ou base dos canais, com superfícies internas de segunda ordem convexas para cima e superfície limitantes superior Cunha, camadas, lobo; caracterizado por superfícies internas de acresção lateral Sedimento de fluxo gravitacional SG Gm, Gms Lobo, camada; tipicamente interdigitados com GB Lençóis de areia Laminados LS Sh, Sl; St menor proporção de, Sp, Sr Camada e lençol Depósitos finos de planície de inundação OF Fm, Fl Lençóis finos a grossos; geralmente interdigitados com SB; pode preencher canais abandonados Com o método de Análise dos Elementos de Arquitetura, Miall (1985, 1996) apresenta 12 modelos para depósitos aluviais, os quais são definidos com base na geometria do canal e no arranjo tridimensional dos elementos arquiteturais. Os estilos fluviais definidos pelo autor são apresentados na figura

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13 3.2 RECONHECIMENTO REGIONAL Esta etapa envolveu uma pesquisa em escala regional, a qual teve como objetivo principal a seleção de áreas para estudos mais detalhados. Os levantamentos de reconhecimento regional obtiveram como produto principal um mapa geológico na escala de 1:50.000, de uma área com aproximadamente 964 km 2, na porção sul da Bacia Potiguar. A área foi mapeada conjuntamente com alunos de graduação do Curso de Geologia da UFRN da Disciplina Geologia de Campo II, tendo como base imagens de sensores remotos (Landsat TM-7, STRM e fotografias aéreas). As rotinas empregadas para o processamento das Imagens Landsat, foram desenvolvidas seguindo os mesmos procedimentos apresentado por Reyes-Pérez (2003). As imagens do satélite LANDSAT TM-7 utilizadas apresentam órbita/ponto 216/64 e 215/64 (obtidas em 13 de agosto de 1999 e em 21 de junho de 2000, respectivamente). Para o processamento digital de imagens satélite empregou-se a versão 4.0 SP do software ENVI e, para o registro das mesmas, foram utilizados pontos de controles, obtidos em cartas topográficas da SUDENE, na escala 1: As composições coloridas RGB mais adequadas para a interpretação das diferentes litologias presentes na área foram: (i) a de composição 752, para ressaltar os depósitos recentes, os quais apresentam coloração mais clara e textura mais rugosa, e (ii) as de composições 542 e 432, com contraste de raiz quadrada, para proporcionou a delimitação de áreas do embasamento, de rochas carbonáticas da Formação Jandaíra, e de rochas siliciclásticas da Formação Açu (Figura 3.8). Para melhorar a resolução espacial das composições RGB geradas foram realizadas transformações com componentes IHS utilizando a banda 8 (pancromática) com resolução de 15 metros. Outro produto que contribuiu para delimitação da geologia foi o modelo digital do terreno, gerado com base nos dados do projeto SRTM (Shuttle Radar Topography Mission). O SRTM foi um projeto realizado em conjunto entre dois órgãos do governo americano (Agencia Nacional de Imagem e Mapeamento - NIMA e a NASA), tendo também contribuição das agências espaciais do governo alemão e italiano. O objetivo dessa missão foi produzir o mais exato e completo dado topográfico digital da superfície da terra (entre as latitudes 60º norte e 56 sul) a partir do imageamento com um sistema de radar. Para geração de mapas topográficos digitais foi usada a técnica chamada de interferometria de radar, onde dois sensores, em posições distintas, adquirem imagens simultaneamente, e estas são combinadas para criar padrões de interferências. Com estes padrões são 29

14 geradas imagens tridimensionais da superfície da terra. Nesse projeto foram coletados todos os dados em uma única missão espacial com duração de 11 dias em fevereiro de O produto final dessa missão são grids altimétricos (disponíveis em vários formatos), com 90m de resolução espacial, com erro absoluto na vertical de 16 m. Todos os dados de elevação estão em metros e referenciados ao geóide WGS84 EGM96. O datum horizontal utilizado para este produto é o WGS 84. Os grids estão disponibilizados em coordenadas geográficas. Figura Composições coloridas para a cena 216/64 com interpretação geológica: A) RGB (752), B) RGB (542), C) RGB (432), e D) RGB (321), modificado de Reyes-Pérez (2003). No reconhecimento regional foram utilizados dados do SRTM, entre as latitudes 4º 20 e 6º 20 e as longitudes 35º 00 e 38º 15 (figura 3.9), os quais recobrem toda parte emersa da Bacia Potiguar, sendo estes adquiridos no site ftp://edcsgs9.cr.usgs.gov/pub/data/srtm/south_america/ em 08/07/2003. Os arquivos de dados foram obtidos no formato arcgrid e posteriormente trabalhados nos programas ArcView 8 e GoCad No primeiro programa citado foram mudados os sistemas de coordenadas do grid, para o datum horizontal SAD69 e para a projeção UTM (Zona 24S). 30

15 Figura 3.9 Grid altimétrico englobando toda a parte emersa da Bacia Potiguar, adquirido do projeto SRTM (Shuttle Radar Topography Mission), partes pretas da imagem representam regiões com ausência de dados. Em virtude da presença de áreas sem informação no SRTM (partes pretas na figura 3.9) e regiões a serem descartadas do grid, os dados do radar foram reprocessados no programa GoCad. As informações do SRTM foram inseridas como um objeto de pontos a partir de um arquivo ASCII. Para geração deste arquivo foi utilizada a extensão raster2xyz do ArcView. O arquivo apresenta três colunas, onde cada linha representa as coordenadas Este e Norte, além do valor altimétrico de cada célula (pixel) do grid. No programa GoCad foram geradas superfícies que representam modelos digitais do terreno (MDT s), inseridas imagens de satélites para sobrepor (drape) aos MDT s (figura 3.10). Mais informações sobre os procedimentos para geração de superfícies com drape de imagens no programa GoCad serão disponibilizadas no capítulo 4. O sistema empregado para traçar os limites geológicos foi a de digitação na tela do monitor, empregando o programa ArcView 8. Na elaboração deste mapa, além das interpretações dos produtos antes descritos e das informações obtidas durante as etapas de campo, foram incorporados mapas previamente elaborados por estudantes e professores do Curso de Geologia da UFRN. A área mapeada durante a fase de reconhecimento regional compreende partes dos Municípios de Upanema, Caraúbas e Assu, situados no Estado do Rio Grande do Norte. As principais vias de acesso à área são as BR-110, BR-304 e RN-117. Na área mapeada foram caracterizados três sistemas deposicionais, representados por sistemas fluviais e estuarinos, correlacionados à Formação Açu (unidades Açu-3 e Açu-4, respectivamente), e sistemas de planície e canal de maré 31

16 carbonáticas (Formação Jandaíra). São também descritos na área depósitos de origem aluvial interpretados como paleocanais do Rio Assu. Figura 3.10 Procedimentos realizados nos sensores remotos (SRTM e Landsat) no programa GoCad, para auxiliar na delimitação da geologia; (A) Nuvens de pontos gerada a partir dos dados SRTM; (B) Superfície representando MDT s; (C) Georreferenciamento da imagem Landsat; (D) Drape da imagem de satélite na superfície; (E e F) Detalhes do produto gerado. Os depósitos fluviais identificados durante o reconhecimento regional foram compartimentados em dois grupos de associação de fácies: (i) depósitos de preenchimento de canal e (ii) depósitos de planície de inundação. No mapa litofaciológico gerado foram segmentadas áreas onde predominam um tipo específico de associação. As fácies de preenchimento de canal são representados predominantemente por arenitos grossos a muito grossos, são encontrados também conglomerados e arenitos médios e finos com estratificação cruzada acanalada. Subordinadamente, os arenitos ocorrem também com estratificação cruzada tabular e maciços, associados aos litótipos de preenchimento de canal. Os depósitos de planície de inundação são caracterizados por pacotes de lamitos intercalados com arenitos finos a médios. Uma descrição detalhada sobre as fácies fluviais da Unidade Açu-3 será abordada no item a seguir. 32

17 No sistema estuarino foram encontrados lamitos, argilitos, arenitos e conglomerados, com predominância das fácies areno-argilosas. Os corpos arenosos apresentam estratificações cruzadas, ocorrendo também como corpos maciços. Os litótipos pelíticos mostram-se bastante alterados e caracterizados por pacotes lenticulares com espessuras bastante variadas. Uma particularidade dos conglomerados descritos neste sistema é grande concentração de clastos de argila. A presença de camadas de arenitos com estratificações cruzadas mostrando seqüência de tidal bundles e presença de outras estruturas do tipo mud couplets, flaser, marcas onduladas reversas são diagnósticos da influência da ação de correntes de maré nestes depósitos. Wackestones e mudstones com estruturas birdeyes e gretas de contração, diagnósticas de depósitos de supramaré são os representantes do sistema de planície de maré. Grainstones e Packstones ricos em bioclastos com estratificação cruzadas de médio a grande porte foram interpretados como barras de maré. Nestas rochas carbonáticas foram identificadas seqüências de tidal bundles e estrutura do tipo mud couplets, o que possibilitou caracteriza-las como depósitos de inframaré. Na figura 3.11 é apresentado o mapa litofaciológico com a distribuição das associações de fácies características para cada sistema deposicional CARACTERIZAÇÃO FACIOLÓGICA A descrição faciológica das rochas siliciclásticas da Unidade Açu-3 que afloram na área selecionada fundamentou-se principalmente nas características mesoscópicas (cor, textura, estruturas sedimentares e geometria dos pacotes). Foi também descrita, quando possível, a composição mineralógica. Dados de paleocorrentes foram obtidos nas litofácies arenosas de preenchimento de canal. Com base neste estudo e seguindo a proposta de Miall (1978), foi possível individualizar 7 litofácies principais: (i) Conglomerados arenosos com estratificações cruzadas (Gt); (ii) Arenitos grossos a conglomeráticos com estratificações cruzadas isoladas (St (i) ); (iii) Arenitos grossos a conglomeráticos com estratificações cruzadas agrupadas (St (a) ); (iv) Arenitos médios a grossos fluidizados (St (f) ); (v) Arenitos médios a grossos maciços (Sh); (vi) Arenitos finos, Folhelhos e Argilitos (Fl), e (vii) Argilitos e Folhelhos (Fm). As descrições e interpretações sedimentógicas encontram-se sumarizadas nas planilhas a seguir. 33

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26 Os dados de paleocorrentes foram obtidos exclusivamente nas fácies St (i) e St (a) de preenchimento de canal, a partir de afloramentos com grande exposição em planta, onde ocorrem formas de leito 3D (com crista sinuosa) (figura 3.19), diminuindo, desta forma, a dispersão gerada pelas medidas de paleocorrentes aparente, adquiridas em cortes verticais e em outras formas de leito de menor porte. Figura 3.19 Esquema apresentando como foram medidas as paleocorrentes. (a) Blocos diagramas mostrando a migração e geometria (em corte horizontal, transversal e longitudinal) de formas de leito 3D, Programa Bedform (Rubin, 1987). (b) Geometria das formas de leito 3D vista em planta, com definição dos parâmetros medidos em campo, afloramento BP/A-3/05. Os dados de paleocorrentes foram medidos diretamente nos afloramentos ou, indiretamente, por meio de fotografias aéreas de pequeno formato (FAPEF s). Foram realizados dois levantamentos aereofotográficos para aquisição das FAPEF s, sendo o primeiro executado num monomotor (modelo Sertanejo da Embraer), na escala aproximada de 1: (figura 3.20a), com o objetivo principal de localizar e delimitar os afloramentos com grande exposição em planta. O segundo, realizado numa aeronave tipo Ultraleve, em áreas previamente selecionadas, com escala aproximada de 1:500 (figura 3.20b), que teve como finalidade obter dados de sentido, migração e largura das formas de leito. Os dois 42

27 levantamentos foram executados, com máquina fotográfica SLR 35mm, por integrantes do GEA. Para obtenção das medidas indiretas de paleocorrentes, foram realizados trabalhos de rasterização nas FAPEF s para, posteriormente, serem geoprocessadas e medidas as paleocorrentes. Concomitante aos trabalhos de medição das paleocorrentes, também foi obtida a variabilidade das larguras das formas de leito 3D (figura 3.19). Figura 3.20 Fotomosaicos das fotografias aéreas de pequeno formato (FAPEF s), nas duas escalas levantadas. (a) Fotomosaico mostrando afloramento BP/A-3/01. (b) Fotomosaico de parte do afloramento BP/A-3/02, em detalhe observa-se a geometria em planta e sentido da paleocorrente da forma de leito 3D. Seguindo esta sistemática, foram adquiridas medidas de paleocorrentes em 8 afloramentos, perfazendo uma população de 326 medidas, além de aquisições isoladas realizadas em afloramentos com pouca expressão. As paleocorrentes apresentam uma direção preferencial para o quadrante noroeste (figura 3.21). 43

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29 3.3 SISTEMA DE INFORMAÇÃO GEOGRÁFICA (SIG) A procura por uma definição consensual na literatura disponível para o SIG é sem dúvida uma tarefa exaustiva, porém elucidativa. Uma definição satisfatória pode ser dada como sendo um sistema baseado em computador, que permite ao usuário coletar, armazenar, manusear e analisar dados georreferenciados. Pode ser visto como uma combinação de hardware, software, dados, metodologias e recursos humanos, que operam de forma harmônica para produzir e analisar informação geográfica (Teixeira et al. 1997). A rápida expansão dos SIG s está relacionada aos avanços da área de computação e de sua grande versatilidade e potencial para a solução de problemas de análise nas mais diversas aplicações temáticas, como estudos de uso da terra, topografia, geologia, análise ambiental, clima, solos, entre outros (Teixeira, 1992). O SIG desenvolvido neste trabalho permitiu uma melhor análise e correlação entre os afloramentos, dentro de um domínio tridimensional. No SIG estão presentes todos os sensores remotos e os dados obtidos em campo, referente a etapa de mapeamento para elaboração da arquitetura deposicional. Na tabela 3.4 estão representados os temas contidos no SIG. Tabela 3.4 Síntese das entidades temáticas presentes no SIG. NOME DO TEMA TIPO Obs: Geologia Vetorial (polígono) Delimitação das unidades deposicionais Afloramento Vetorial (polígono) Limites dos afloramentos Perfil faciológico Vetorial (ponto) Localização das seções colunares Vias de acesso RGB (542) Ikonos , , , , e Vetorial (Linha) Raster (LandSat) Raster (Ikonos) Raster (Ortofotocarta) Distribuição da BR-304 e das principais estradas de terra Utilizado para delimitar as unidades deposicionais, os afloramentos e vias de acesso. Fornecimento da topografia TIN Vetorial (Triangulação) Modelo Digital do Terreno (MDT) Os temas Perfil faciológico e Afloramento são os que apresentam os dados adquiridos nos afloramentos, onde estes dados são apresentados a partir de tabelas de atributos dos respectivos temas. No tema Afloramento estão reunidas todas as informações gerais e ferramentas utilizadas na descrição dos afloramentos, bem como os dados paleocorrentes e largura das formas de leito (figura 3.22). 45

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31 Os dados adquiridos com o levantamento das seções colunares estão agrupados no tema Perfil Faciológico. Neste, estão presentes as associações de fácies descritas em cada seção colunar, as espessuras de cada litofácies e dos canais (figura 3.23). Os Modelos Digitais de Terreno (MDT s) consistem na representação digital de uma porção da superfície terrestre. A sua estrutura de dados pode ser representada em dois tipos de modelos: Grade Retangular de Pontos (GRID) ou Rede Irregular de Triângulos (TIN). O modelo TIN consiste numa representação topológica de dados vetoriais, na qual os pontos de coordenadas tridimensionais, X,Y (localização geográfica) e Z (elevação), são ligados por linhas formando triângulos de tamanho irregular não sobrepostos (Simão & Carvalho, 2002). Na elaboração do MDT da área foram utilizados os dados altimétricos de seis ortofotocartas, folhas , , , , e (INCRA-RN/ITERN/SUDENE, 1991), na escala de 1:10.000, com curvas de níveis de 10 em 10 metros. Realizou-se nestas cartas os trabalhos de rasterização e vetorização. A rasterização foi realizada em scaner de rolo, onde foram geradas imagens com resolução de 300 dpi. Para vetorização das curvas de níveis e pontos cotados utilizou-se o software R2V, sendo primeiro georreferenciadas as ortofotocartas e, posteriormente, vetorizadas. O produto final da vetorização foi armazenado num arquivo com formato (*.dxf), com os dados X,Y e Z da topografia da área. A partir dos dados de altimetria da área, criou-se o MDT usando o modelo topológico TIN, sendo este gerado por meio da extensão 3D Analyst do software ArcView. Com base no MDT foram atribuídos os componentes Z (altitudes) aos temas vetoriais criados, contribuindo desta forma para uma maior correlação entre os dados adquiridos em campo. O banco de dados espacial gerado é dinâmico, podendo ser continuamente atualizado à medida que novos dados forem adquiridos. Consultas a base de dados podem ser feitas e visualizadas espacialmente a partir do SIG. 47

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33 3.4 ARQUITETURA FLUVIAL DA UNIDADE AÇU-3 Com base na descrição e interpretação das associações das litofácies descritas foi possível elaborar um modelo paleogeográfico para a área de estudo (Figura 3.24). Este modelo idealizado é representado como um sistema fluvial meandrante de granulometria grossa com baixa sinuosidade, como proposto por Lanzarini (1995). São aqui apresentadas pequenas adaptações a esta proposta que, por sua vez, foi baseada no trabalho de Brown et al. (1973). Um outro modelo de fácies que se pode correlacionar com o proposto para Unidade Açu-3 é o modelo 5 de Miall (1996), contudo apresentando baixa sinuosidade. A partir do empilhamento vertical das litofácies e da correlação das mesmas nos vários afloramentos foi possível individualizar 3 ciclos fluviais, separados por superfícies limitantes de 5 a ordem. Tais ciclos são predominantemente arenosos, com granodecrescência ascendente, culminando em depósitos de planície de inundação, com grande continuidade lateral. Os ciclos ocorrem em grande extensão, extrapolando os limites dos afloramentos estudados, e apresentam espessuras da ordem de 9 a 15m. Estes ciclos foram interpretados como alociclos, tendo a sua origem relacionada à mudanças do nível de base e/ou climáticas. O fotomosaico do afloramento BP/A-3/14, mostrado na figura 3.25, apresenta a associação de fácies de preenchimento de canal com a distribuição das paleocorrentes de um dos ciclos fluviais. Nos depósitos de preenchimento de canais são caracterizados ciclos menores, normalmente incompletos, formados por corpos predominantemente arenosos, amalgamados e limitados por superfícies de 4 a ordem (figura 3.25). Estes depósitos estão representados pela associação das fácies Gt, St (i), St (a), Sh, Sf e Fl em um arranjo de granodecrescência ascendente. Estes ciclos exibem geometria de canal com alta razão largura/profundidade. Em sucessões completas apresentam espessuras variando de 1,5 a 8m e continuidade lateral na ordem de centenas de metros. Contudo, as espessuras maiores podem representar o empilhamento de canais com ciclos incompletos, os quais não podem ser diferenciados no afloramento. Estes ciclos fluviais menores podem ser classificados como autociclos, com sua origem relacionada às reativações do canal fluvial, causadas por variações sazonais. As lítofácies Fm e Fl representam eventuais barreiras de fluxo de fluido nos reservatórios. Foram identificados 2 pacotes de lamitos da litofácies Fm, possuindo grande continuidade lateral. Rastreados ao longo dos afloramentos, ocorrem como dois níveis com espessuras variando entre 1,6 a 2,4m (figura 3.24C). A fácies Fl 49

34 representa heterogeneidades com pequena continuidade lateral, ocorrendo dentro dos ciclos fluviais de menor ordem, com uma distribuição não bem definida, chamada informalmente de folhelhos estocásticos. 50